化學所成功制備基于量子點的發光二極管

2008年01月15日 11:07

中國科學院2008年1月9日報道在科技部973項目和國家自然科學基金委創新群體和重點項目的支持下，中科院化學所有機固體院重點實驗室的科研人員與美國Ocean NanoTech公司以及美國賓州州立大學合作，在半導體量子點發光二極管（QD-LED）的研究方面取得重要進展，研究成果發表在一期Nature Photonics上（Nature Photonics, 2007, 1: 717-722）。

化學所有機固體室的研究人員使用美國Ocean NanoTech公司制備的高質量的具有核殼結構的CdSe/ZnS和CdSe/CdS/ZnS納晶量子點，同時使用聚三苯胺（poly-TPD）為空穴傳輸層、八羥基喹啉鋁（Alq3）為電子傳輸層，通過調節量子點尺寸以及通過器件結構和各層厚度的優化，制備了可發紅、橙、黃、綠四種顏色光的QD-LED器件（圖2），其zui大亮度分別達到9064 （紅光）、3200（橙光）、4470（黃光）和3700（綠光）cd/m2，分別為各色光QD-LED文獻報道的zui高值。同時，這些QD-LEDs還具有較低的啟亮電壓（3-4V）、改進的效率（1.1-2.8 cd/A）、高的色純度（電致發光譜半峰寬30nm左右）和較長的工作壽命。

QD-LED具有與聚合物發光二極管（PLED）類似的器件結構（圖1）和可溶液加工的特點，其發光層由半導體量子點（QDs）膠體溶液旋涂制成，因而具有與PLED同樣的制備過程簡單、成本低、可制成柔性器件等優點。同時，QD-LED與PLED相比，還具有發光色純度高（發光半峰寬窄）、發光顏色可通過控制量子點尺寸大小進行調節等突出優點。除此之外，QD-LED還是半導體納晶的一個重要應用領域。因此，對QD-LED的研究引起了薄膜電致發光器件和半導體納晶研究工作者的極大關注。

QD-LED器件結構：（a）半導體量子點的的結構及其膠體溶液的熒光照片；（b）紅光QD-LED各組分的能級結構；（c） PEDOT、poly-TPD和Alq3的分子結構

QD-LED的I-V和L-V曲線（左圖，插圖為器件結構）和電致發光光譜（右圖，插圖為器件的照片）。

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